熱流体解析

3次元CAD と連携可能な流体解析

全体2次元組図を作成した小型超高速遠心ポンプの流体解析をソリッドワークスに連動可能な流体解析ソフトで行いました。
今弊社で使用している、3次元CADデータと連動出来る流体解析ソフトは、本当に便利です。

3次元CAD と連携可能な流体解析1

この流体解析用データは、昨日までに作っていた超高速・超小型遠心型ポンプの3次元CADデータをほんの少しの変更と解析上の設定を与えるだけで解析計算を始めることが出来ます。 

3次元CAD と連携可能な流体解析2

解析の中心部分は、このようにインデューサーと遠心ポンプインペラが組み合わされた、耐キャビ性能を発生する部分となり、非常に小型の羽根が高速で回転します。 

3次元CAD と連携可能な流体解析3

そのインデューサーと遠心型インペラの流れを拡大表示しました。
インデューサー表面とインペラ表面の速度ベクトルは相対速度表示となっていて翼表面を流れる水の方向を詳しく見ることが出来ます。 

3次元CAD と連携可能な流体解析4

インデューサー表面の流れを見ると、外周ほど速度が速くなり、ボス部の速度増加はあまり見られません。
しかし、インデューサーで増速された水は、インペラにはスムーズに流入している様子が見て取れます。 

3次元CAD と連携可能な流体解析5

そして、羽根入口方向からインペラ翼間流れを見ると、渦や過度の減速などがなく、スムーズに翼間を羽根出口まで流れているのが見られます。これによりインペラでの効率は高く確保出来ることとなります。 

事務所の気流解析

最近春らしく温かくなってきていますが、私が毎日働いているこの事務所はブース式に区切られているためブースの中に熱がこもり近頃すでに午後では28度以上の温度となってしまいます。
そこで、省エネで効率良く部屋の温度を下げるにはどうすればよいかを、弊社は流体解析が出来るので割と詳細な事務所の気流解析を行い探ってみました。

事務所の気流解析1

これが現在の事務所ブースを非常に詳細に細々したものまで再現して配置したものです。

事務所の気流解析2

条件を変えて解析した中で、エアコンからの送風がどうなっているのかを解析したものです。
少々流跡線が多すぎで分りにくいとは思いますが、部屋の右側の机に涼しい風が最初に吹き付けているのがわかり、実際とも合っています。

事務所の気流解析3

そして、ある平面上での空気速度分布を見ているのがこの図となり、私が座っている席のあたりにはあまり風があたっておらず、私の頭の上をすり抜けていることが分り、これも実際と同様です。

次は、外からの風を導入して省エネとなるにはどうすればよいかを検討してみたいと思います。

斜流ファン流れ解析

以前設計していた斜流ポンプのステーべーン周りの形状を少々変更して、それを回転数を2000rpmで空気を吸込む斜流ファンとして運転したらどうなるか解析をとりあえずテスト的にやってみました。

斜流ファン流れ解析1

時間依存解析でかなりのステップ数を廻して行った結果であり、速度の分布を表わしているのですが、入口部では速度が速くなり過ぎていておかしな速度分布になっていると思います。

おそらく高マッハ数流れが動翼入口で発生していたためにこのような結果になっていると推測されます。

斜流ファン流れ解析2

回転数と動翼の外周径から計算される周速度を考え、それと入口流量から計算できる相対速度の羽根への流入速度をも考えてもマッハ流れとなるのはおかしいので、何か設定がまずいのか、それとも計算モデルの形状に問題があるのか、よくわかりませんので、もう一度やり直してみます。

斜流ポンプの流れ解析

蒸気のの斜流ポンプをそのまま利用して斜流ファンとしての条件である空気使用、高速回転などを与えて解析してみた結果はうまくいってませんでしたので、今日は斜流ポンプとして流れ解析を行ってみました。

これは比速度が1500近い斜流ポンプとなりますので、高比速度タイプ斜流ポンプとなります。

斜流ポンプの流れ解析1

流れの全体を示しています。
動翼の翼間流れはかなり良い状態であり、動翼を出た後の水流が静翼に入るところでもそれほどの無理な流入はないようにみられます。

斜流ポンプの流れ解析2

ただ、静翼を通った後の水流が思ったよりも静翼の整流効果が出ておらず旋回流をもったまま出口に向かっています。

これは、静翼の数が少なすぎ充分な水流の方向転換が出来てない状態となっていますので、静翼数の見直しは大事ということを教えてくれます。